在現代材料科學中,聚合物納米複合材料(PNC)逐漸成為研究的熱點。這些材料是由聚合物或共聚合物和分散在聚合物基體中的納米顆粒或納米填料組成,並且這些顆粒的至少一個維度必須在1到50納米之間。根據材料的形狀,這些納米顆粒可以是片狀、纖維狀或球狀的。PNC被劃分為多相系統(如混合物、複合材料和泡沫),光是這些系統就消耗了接近95%的塑料生產。這些系統需要受到控制的混合和穩定的分散,這也促使了對電纺絲技術的廣泛應用。
在超臨界電場中,電場強度超越了表面張力,使得流體噴射從液滴尖端出現,最終形成固體納米纖維。
電纺絲技術是當今製造納米纖維的最佳技術之一。透過施加強大的電場,聚合物溶液中的液滴被拉伸,形成極細的纖維。在這一過程中,溶劑迅速揮發,納米纖維便落在對極的表面上,形成具有特殊物理特性的新材料。這些納米纖維的直徑可以小到幾納米,開啟了不同的應用可能。
結合生物材料與聚合物的應用__如蛋白質、病毒或細菌的固定化__在許多技術領域中具有促進創新的潛力。透過改進的加工技術,我們可以製造出具有良好結構特性的納米纖維、棒狀、管狀等形式。這使得聚合物成為生物物體固定化的理想平台,特別是當我們考慮到這些納米結構的高表面積和與環境的良好互動性時。
透過對納米管的控制,生物材料可以在不損害其功能的情況下,被固定在聚合物基體內。
電纺絲和一些特殊模板方法相結合,可以製造出精密的納米管和納米棒,在催化劑、組織工程等應用中具有廣泛的潛力。這些納米結構提供了更好的傳遞性能,例如在藥物傳遞系統中,通過控制藥物的釋放速率以提高療效,使納米纖維成為製備有效生物傳輸系統的重要材料。
生物材料的固定化可以為感測器應用提供更快捷的反應時間。
在組織工程中,納米纖維為細胞的生長提供了優良的條件。許多研究表明,除了基於聚合物的機械性質外,增加一些如石墨烯或碳納米管的納米顆粒能夠增強復合材料的機械強度,這對於骨組織工程尤為顯著。未來隨著技術的進步,聚合物納米複合材料在生物醫學領域的潛力也將持續升高。
因此,生物混合聚合物納米纖維不僅可以在生命科學中扮演重要角色,還可以通過調整其化學組成和結構,為我們創造更有效率的治療方案和技術。
是否能想像未來的醫療技術將因這些微小的納米材料而徹底改變我們的生活?